CN102422450B - 包括束成形元件的照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明系统(10),其包括发光设备(20)和用于生成从照明系统发射的光的角分布( )的束成形元件(30)。束成形元件配置成用于经由朝向发光表面往回反射而回收至少一部分从发光设备的发光表面(26)发射的光。照明系统还包括基本上平行于发光表面布置的用于漫射至少部分回收光的漫射器(40、42)。漫射器由半透明漫射器(40)和/或发光设备的漫反射电极层(42)构成。使用束成形元件用于经由反射回收光,通过回收光而限制角分布,这在照明系统用于通用照明应用时减小了眩光。漫射器避免回收光被约束在束成形元件和发光元件的发光表面之间。回收优选地是经由在束成形元件的全内反射完成的。漫射器的存在提高了照明系统的效率。

Description

包括束成形元件的照明系统
技术领域
本发明涉及包括发光设备和束成形元件的照明系统。
本发明还涉及用于在根据本发明的照明系统中使用的有机发光二极管设备。
背景技术
照明系统本身是已知的。除其它外,它们被用在用于通用照明目的的照明器中,例如用于办公室灯、商店灯或者例如橱窗灯。可替换地,这些照明系统可以用于照明广告板,例如,从图像后方照明部分透明图像的广告板。
已知照明系统也可以用作(图片)显示设备中背光系统中的光源,例如用于电视机和监视器。这种照明系统特别适合用作用于在(便携)计算机或(便携)电话中使用的例如液晶显示设备(也称为LCD面板)的非发射显示器的背光系统。
有机发光二极管设备(也表示为OLED设备)在许多方面被认为是各种照明应用中的未来。它们例如可以用于形成从比较大发光表面发射的环境照明。除了高效率,这种大面积发光器还为设计通用照明系统提供了令人感兴趣的设计可能性。这种OLED设备的缺点为从OLED设备的发光表面发射的光的角分布基本上是朗伯分布,在通用照明系统中使用时这会造成眩光。眩光源于视场中亮区和暗区之间的过大的对比度。眩光可以例如是由于直接观看未被遮蔽或者遮蔽不良的光源的灯丝。为了防止眩光,在例如欧洲标准EN12464-1中定义了标准化发射轮廓,其规定当灯亮度超过500kcd/m2时,在超过60度的发射角度应将光发射截止。在其它地区采取类似标准。由于OLED设备具有比较大的发光表面,具有基本上朗伯发射分布的光从该发光表面发射,成形所发射的光以遵从标准化发射轮廓同时维持比较高效率是比较困难的。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种照明系统,其中发射的光的角分布被限制,同时照明系统的效率维持为比较高。
根据本发明的第一方面,该目的是利用如权利要求1所述的照明系统实现。根据本发明的第二方面,该目的是利用如权利要求14所述的有机发光二极管设备实现。
根据本发明第一方面的照明系统包括发光设备和用于生成从照明系统发射的光的角分布的束成形元件,该束成形元件配置成用于经由朝向发光表面往回反射而回收至少一部分从发光设备的发光表面发射的光,该照明系统还包括基本上平行于发光表面布置的用于漫射至少部分回收光的漫射器,该漫射器由半透明漫射器和/或发光设备的漫反射电极层构成。
根据本发明的照明系统的效果在于,经由漫射器漫射回收光造成主要部分的回收光在被回收时仅仅具有少量且有限数目的反射,之后回收光仍然从照明系统发射,这确保了照明系统的效率保持是高的,同时从照明系统发射的光的角分布仍受限制。在文档的其余部分中,效率是指能量效率。优选地,回收光经由全内反射被回收。然而,由于存在角度选择性反射,从束成形元件反射的那部分光典型地被捕获在束成形元件和发光设备的发光表面之间。在多次反射之后,典型地由于在发光设备的再吸收,大多数这种捕获的光损失。在根据本发明的照明系统中,照明系统还包括漫射器,其配置成用于漫射至少一部分回收光。由于至少一部分回收光被漫射的事实,这部分回收光的传播方向被改变并且因此会逃逸而不被约束在束成形元件和发光设备之间。因此,由于漫射器的存在,部分的回收光在从发光设备反射之后仍然可以被发射。角分布的限制是由束成形元件生成。这种束成形元件在本领域中是已知的,并且可以例如经由束成形元件上的形貌结构,和/或经由束成形元件上的全息结构,和/或经由束成形元件中的各向异性散射元件而生成光分布。公知的束成形元件为例如所谓的MLO元件,该MLO元件代表微透镜光学元件,其中束成形元件是由截顶角锥形或圆锥形结构的阵列构成,该结构的截顶部分向内弯曲到单独的角锥形或圆锥形结构内。作为束成形元件的这种MLO元件基本上经由角锥形或圆锥形结构内部的全内反射,经由回收部分光而生成光分布,因此获得非常高效的束成形。当在例如有机发光二极管中使用这种束成形元件时,回收光可以被约束在束成形元件和有机发光二极管的光发射表面之间。由于有机发光二极管的表面比较大,这种约束将典型地造成回收光在束成形元件和有机发光二极管之间来回反射,直至回收光例如在有机发光二极管中被吸收并且因此损失。为了在将这种MLO元件用作束成形元件时进一步提高效率,必须防止回收光被约束在束成形元件和发光设备之间。这是通过使用根据本发明的漫射器实现的。漫射器将改变主要部分的回收光的方向,从而防止对重定向的光的约束,并且允许这种重定向的光经由束成形元件在所生成的光分布内从照明系统发射。因此,当使用公知束成形元件时照明系统的效率进一步提高。
基本上平行于发光表面布置的半透明漫射器和/或漫反射电极层的使用具有的益处为,当使用具有比较大的光发射表面的发光设备时,获得高效的光漫射。
在照明系统的实施例中,发光设备为有机发光二极管设备。有机发光二极管设备的主要益处在于,这些设备典型地具有比较大的发光表面。另外,大体趋势是在通用照明应用中增加使用有机发光设备,因为这些设备具有整体高的效率,从而与基于白炽灯光源或放电灯的传统照明系统相比允许节能。然而,由于比较大的发光表面并且由于来自这些发光表面的光的典型的朗伯发射轮廓,这些有机发光二极管设备简单地应用在通用照明应用中将造成眩光。另外,将发射的光准直在预定角分布内的已知光学模块不是设计成用于具有比较大发光表面的光源。使用根据本发明的束成形元件允许针对具有比较大发光表面的发光器定义特定角分布,同时维持良好的效率。
在照明系统的实施例中,漫射器的平行于发光表面的尺寸基本上等于发光表面的尺寸。由于必须防止光约束在束成形元件和发光设备之间,通过选择漫射器的平行于发光表面的尺寸基本上对应于发光表面的尺寸,基本上所有回收光必须贯穿漫射器,从而确保由于约束引起的光损失是最小的。
在照明系统的实施例中,半透明漫射器应用在照明系统中的漫射表面上。通常,包括有机发光二极管设备的照明系统是比较薄的。为了确保至少一部分反射光被漫射,漫射器可以是应用到照明系统内部的表面的半透明漫射器。例如,漫射表面平行于发光表面布置并且可以具有与发光设备的发光表面相同的尺寸。因此,不仅从束成形元件反射的回收光将被漫射器漫射,而且由发光设备发射的光将被漫射器漫射。然而,由于半透明漫射器通常产生正向散射分布并且由于来自发光设备的发射分布典型地已经具有接近朗伯发射分布,用于由发光设备发射的光的半透明漫射器的存在几乎不改变发射轮廓。由于漫射器的存在而可能会有一些附加损失,然而存在这样的许多不同漫射器材料,其具有比较高的效率并且可以应用在这种照明系统中而不引入太多的附加损失。另外,由于回收光的再发射引起的效率提高超过由于漫射器引起的附加损失。
在照明系统的实施例中,漫射器包括应用到漫射表面的散射微结构,或者漫射器包括分布在应用到漫射表面的层内的散射颗粒和/或空洞。散射微结构可以应用在包括漫射表面的载板上。可替换地,载板还可包括附加层,该附加层应用到漫射表面并且包括散射颗粒和/或空洞的分布。
在照明系统的实施例中,半透明漫射器包括基本上正向散射漫射器。基本上正向散射漫射器散射冲击光(impinging light),使得偏转光基本上在入射光传播方向的90度之内的方向上传播。这种漫射器典型地具有高透明度并且因此在应用在光系统中时仅仅引起小的光损失。
在照明系统的实施例中,半透明漫射器布置在发光二极管和束成形元件之间。这种布置允许比较简单的制造工艺,因为照明系统是由包括发光设备、半透明漫射器和束成形元件的分离的层构成。附加益处在于,半透明漫射器可以与具有特定目的所要求的特定漫射特性的半透明漫射器互换,由此使得照明系统对于特定需求是更灵活的。
在照明系统的实施例中,发光设备包括漫射器。在这种布置中,照明系统由更少部件构成并且因此制造通常较不昂贵。另外,由于漫射器集成在发光设备中,照明系统的高度可以减小。照明系统的高度为在基本上垂直于发光设备的发光表面的方向上照明系统的尺寸。
在照明系统的实施例中,发光设备的发光表面包括半透明漫射器。在发光设备按照标准化工艺中制作之后,半透明漫射器可以应用到发光设备的发光表面。在制作发光设备时不必采取特殊制作步骤,并且在制作发光设备之后,半透明漫射器可以应用到发光表面。半透明漫射器可以例如由包括分布在层内的散射颗粒和/或空洞的附加层内构成。可替换地,基本上透明的层可以应用到发光表面,之后多个微结构可以应用到所应用的层从而造成漫射效果。
在照明系统的实施例中,发光设备包括反射电极层,该反射电极层包括漫反射冲击在反射电极层上的光的漫射器。反射电极层例如为阴极层,其例如由未抛光金属构成。未抛光金属层漫反射冲击光。这种冲击光可以是在发光设备的发光层中产生的光,所述光不是朝向发光设备的发光表面传播,而是在相反方向上传播。漫反射表面上的冲击光也可包括例如经由全内反射从束成形元件反射的回收光。漫反射电极层可构成用于改变冲击光的传播方向的漫射器,使得部分散射光不再经由全内反射约束在发光设备和束成形元件之间并且因此将对来自照明系统的光发射有贡献。
在照明系统的实施例中,反射电极层包括用于漫反射冲击光的多个变形。在发光设备的制作工艺期间经由蚀刻可以生成这些变形。可替换地,这些变形可以由诸如聚焦激光辐射的冲击电磁辐射生成。优选地,这种聚焦激光辐射可以生成也称为翘曲的变形,而不损伤发光设备的发光层。经由选择不损伤发光层的激光波长或激光功率可以实现这一点。然而更优选地,激光应从发光设备的背侧照射反射电极层,由此避免激光束必须传播通过发光设备的发光层。
在照明系统的实施例中,束成形元件包括用于生成从照明系统发射的光的角分布的微光学结构阵列。MLO元件已经在上文中指出为用于生成光的角分布的微光学结构阵列。然而,具有相似效果并且回收部分的不在该角分布内发射的冲击光的其它结构也可以用作束成形元件。优选地,由束成形元件产生的角分布遵从关于无眩光照明系统的欧洲标准EN12464-1。
在照明系统的实施例中,束成形元件还包括用于提高在所生成的角分布从束成形元件的光提取的提取装置。这种提取装置可以例如包括应用在束成形元件上的公知的光提取箔。
根据本发明第二方面的有机发光二极管设备配置成用于在根据权利要求7或8中任意一项的照明系统中使用。
附图说明
本发明的这些和其它方面参考下述实施例是清楚明显的并且将得到阐述。
在附图中:
图1示出根据本发明的照明系统的第一实施例的示意性截面视图,
图2示出根据本发明的照明系统的第二实施例的示意性截面视图,
图3示出根据本发明的照明系统的第三实施例的示意性截面视图,
图4示出应用到反射电极层的用于生成漫反射表面的变形的详细视图,
图5A和5B分别示出已知微透镜光学结构的一般性说明和详细说明,该微透镜光学结构可以用作根据本发明的照明系统中的束成形元件,以及
图6示出标准发射白光的有机发光二极管设备的反射与波长关系。
附图纯粹是图解性的且未为按比例绘制。特别是为了清楚起见,一些尺寸被强烈夸大。附图中的相似部件尽可能使用相同附图标记表示。
具体实施方式
图1示出根据本发明的照明系统10的第一实施例10的示意性截面视图。如图1所示的照明系统10包括发光设备20,其优选地为有机发光二极管设备20。如图1所示的照明系统10还包括用于生成由发光设备20发射的光的角分布 的束成形元件30。束成形元件30可以例如包括如图5A和5B所示的微透镜光学元件30,但是也可以包括其它束成形元件30。束成形元件30配置成用于将部分的光回收回到发光设备20。优选地,这种回收是基于束成形元件30的形貌结构内部的全内反射,因为这将导致回收光的基本上无损失反射,其将显著地最优化束成形元件30的效率。在图1所示实施例中,照明系统10还包括布置在衬底60上的半透明漫射器40。衬底60可以由对于由发光设备生成的光的波长是基本上透明的任何材料构成,从而避免光通过衬底60损失。在衬底60上,优选地是在衬底60的表面44处布置半透明漫射器40。半透明漫射器40可以由衬底60的表面44上的微划痕或其它粗糙度构成,或者可以由分布在载体材料40中的散射材料和/或空洞或者微光学折射结构构成。可替换地,散射材料可以分布在衬底60内部(未示出)并且因此可以生成自支撑漫射器。
根据本发明的照明系统10作为限制眩光的照明系统10来操作,其中束成形元件30限制从照明系统10发射的光的角分布。在选择特定束成形元件30之后,可以选择角分布,例如使得得到的角分布遵从欧洲标准EN12464-1,该欧洲标准定义从照明系统10发射的角分布应保持在相对于照明系统10的发射窗口的法向轴A的60度内。对于其它应用,可以选择更小或更大的截止角。
发光设备20典型地为有机发光二极管设备20,该发光设备具有比较大的发光表面26并且此发光表面26上的基本上每个点发射基本上朗伯光分布的光(图1中使用源于发光设备20的多个箭头表示)。由于这种基本上朗伯光分布,光也以超过60度的角度在整个发光表面26各处发射,由此当在通用照明系统中使用时造成眩光。当然,存在减小眩光的光学元件,然而它们典型地是针对在基本上所有方向上发射光的比较小光源(诸如放电灯、白炽灯和发光二极管)设计。然而,由于有机发光二极管20通常具有比较大的光发射表面26,这些已知的减小眩光的措施在具有与有机发光设备相似大小的系统中将不会有效地工作。另外,有机发光二极管设备20的一个特性是它们具有比较高的效率。已知的减小眩光的措施典型地经由多次反射以及最后吸收而移除太多的光,使得为了获得所需角分布的光的截止部分显著地减小照明系统10的效率。由于束成形元件30—优选地基于全内反射—以及半透明漫射器40的原因,在整个发光表面26各处获得照明系统10的角分布的非常有效的限制。
有机发光二极管设备20在整个发光表面26各处发射光。基本上朗伯分布到达束成形元件30,该束成形元件将部分的冲击光往回回收朝向有机发光二极管设备20。如前文所解释,这种回收优选地经由全内反射完成。这种回收光将通常被陷捕在照明系统10内部,因为它将继续在束成形元件30和有机发光二极管设备20之间弹射。然而,在根据本发明的照明系统10中,半透明漫射器40存在于照明系统10中以散射回收光(图1中使用源于半透明漫射器40并且在有机发光二极管20的方向上延伸的多个点划线箭头表示)。由于回收光的这种漫射,大多数漫射光的传播方向被改变,从而造成漫射光不被约束在束成形元件30和有机发光二极管设备20之间,从而允许漫射光在从有机发光二极管设备20反射之后从照明系统发射。
在如图1所示布置中,半透明漫射器40布置在有机发光二极管设备20和束成形元件30之间。因此,有机发光二极管设备20生成的所有光在到达束成形元件30之前也被漫射器40漫射(图1使用中源于半透明漫射器40并且在束成形元件30的方向上延伸的多个箭头表示)。然而,由于有机发光二极管设备20发射的光已经基本上是朗伯分布,半透明漫射器40的存在并不改变有机发光二极管设备20发射的光的发射轮廓。另一方面,从束成形元件30反射并且被回收回到照明系统10的光以等于或大于临界角的角度被反射并且因此将保持被捕获在束成形元件30和有机发光二极管设备20之间,以及在若干反射之后由于在例如有机发光二极管设备20的发光层27的吸收而将完全消失。
优选地,半透明漫射器40为所谓的“正向漫射器”。正向漫射器具有比较高的光透射水平并且配置成用于漫射冲击光,使得偏转光在入射光的传播方向的基本上90°内的方向上传播。
有机发光二极管设备20的发光层27典型地布置在阳极层(未示出)和阴极层28之间。通常,阴极层28是由高反射层28构成以使得能够良好地将往回回收的光反射朝向束成形元件30并且最终由照明系统10发射。阳极层(未示出)典型地由透明导电材料,例如ITO构成。当然,有机发光二极管设备20可包括可以促进从有机发光二极管设备20高效光发射的附加层(未示出)。
图2示出根据本发明的照明系统12的第二实施例12的示意性截面视图。在图2所示实施例中,半透明漫射器40布置在有机发光二极管设备22顶部上。在这种配置中,不必在束成形元件30和有机发光二极管设备20之间安置附加漫射器40,正如图1所示的实施例的情形。因此,获得了照明系统12的更简单构造,这可以引起成本降低。另外在图2示出的配置中,半透明漫射器40可以由布置在有机发光二极管设备22的发光表面26上的微划痕构成,或者可以由构成半透明漫射器40的包括散射材料和/或空洞的分布的层构成。另外在这种配置中,有机发光二极管22的发光层27中最初生成的光将被半透明漫射器40漫射。然而,如上文所解释,这将不会改变由束成形元件30获得的效果,由于冲击在束成形元件30上的光的入射角的原因,该束成形元件回收光。与如图1所示的照明系统相比,通过如图2所示的照明系统可以实现照明系统12的减小的高度h以及成本降低(因为需要组装更少的部件)。照明系统12的高度h定义为在基本上垂直于有机发光二极管设备22的方向上测量。从图2可以看出,由于存在束成形元件30,获得角分布的限制,同时半透明漫射器40的存在确保照明系统12的效率保持比较高。
图3示出根据本发明的照明系统14的第三实施例14的示意性截面视图。在图3示出的实施例中,反射电极层28包括漫射器40、42。漫射器40、42可以是较早所解释的应用在反射电极层28顶部上的半透明漫射器40。可替换地,漫射器40、42可以是应用在反射电极层28上,构成漫反射电极层42的图案60。图案60可以由反射电极层28的反射表面的微划痕或微光学折射结构或其它粗糙度构成。可替换地,通过激光引入翘曲可以使用生成图案60的比较新颖的方法,其经由激光照射局部地使反射电极层28变形,而反射电极层28的反射率不改变。为了避免损伤有机发光二极管设备24的发光层27,激光辐射优选地应用到用附图标记R表示的有机发光二极管设备24的背侧。接着,在有机发光二极管设备24的发光层27中生成的光朝向束成形元件30发射。一部分光将被回收往回朝向有机发光二极管设备24。反射光将再次部分地透射通过有机发光二极管设备24的发光层27并且随后到达反射电极层28。因为此反射电极层28包括图案60,至少一部分的冲击光将被图案60散射并且将再次反射朝向束成形元件30,以及随后由于在具有变形60的反射电极层28的漫反射而可以被束成形元件30在受限制的角分布内透射。漫射器42布置在束成形元件30和发光设备24的反射电极层28之间。
使用激光引入图案60的另一益处在于,通过局部改变图案60可以比较容易局部影响漫射特性。由变形构成的图案60可以甚至代表图像或标志或文本或其它可识别图案60。这会造成照明系统14的光发射表面各处的强度变化,因为在图案60的位置处,光的发射强度增大,从而造成照明系统14的发射表面各处的强度变化。
可以经由激光辐射,优选地经由有机发光二极管设备24的背部R而生成变形60。冲击激光的能量应足以使反射电极层28局部皱起,该局部皱起也称为翘曲。优选地应不损伤反射电极层28而完成这种翘曲,因为损伤将导致反射电极层28中的吸收区域,这种吸收区域将降低效率。另外,损伤反射电极层28将造成有机发光二极管设备24在受损伤区域不发射光,由此进一步降低效率。
图4示出应用到反射电极层28用于生成漫反射表面42的变形60的详细视图。通过改变变形60的密度,可以改变漫反射表面42的漫射特性。如前所述,局部变形也可构成代表图像,或者例如文本,或者例如标志的图案。
图5A和5B分别示出已知微透镜光学结构30的一般性说明和详细说明,该微透镜光学结构可以用作根据本发明的照明系统10、12、14中的束成形元件30。如图5A和5B所示的束成形元件30的实施例是由截顶角锥形或圆锥形结构(示于图5B)阵列构成,该结构的截顶部分向内弯曲到单独角锥形或圆锥形结构内。用作束成形元件30的这种微透镜光学结构30基本上经由角锥形或圆锥形结构内部的全内反射,经由回收部分的光而生成光分布,因此获得非常高效的束成形。这种微透镜结构的实例公开于WO2005083317A1。角锥形或圆锥形形状的结构可以例如造成在特定反射位置处以大于或等于临界角的角度冲击在角锥形或圆锥形形状的结构的壁上的光(图中未示出)经由全内反射而被反射。这种反射光可以随后冲击在角锥形或圆锥形形状的结构的另一部分上并且优选地经由全内反射再次往回反射朝向发光设备20、22、24。这种反射光将随后经由漫射器40、42被漫射,之后所述光典型地改变其传播方向并且在往回反射到束成形元件30之后,可以以允许冲击光由束成形元件30在预定义角分布内透射的角度冲击在束成形元件30上。当在例如有机发光二极管20、22、24中使用这种束成形元件30时,回收光会仍然被约束在束成形元件30和有机发光二极管20、22、24之间。漫射器40、42的存在将减小约束并且因此提高照明系统10、12、14的效率。当然,可以使用束成形元件30的其它特定设计而不背离本发明的范围。
图6示出对于标准发射白光的有机发光二极管设备20、22、24的反射与波长关系。可以清楚地看出,有机发光二极管设备对可见光具有良好反射率并且可以有效地用于将回收光在另一次尝试()中从束成形元件30往回反射朝向束成形元件30,从而从根据本发明的照明系统10、12、14发射。
应注意,上述实施例说明而非限制本发明,并且本领域技术人员将能够设计许多可替换实施例而不背离所附权利要求的范围。
在权利要求中,置于括号之间的所有附图标记不应解读为限制权利要求。动词"包括"及其变型的使用不排除存在权利要求中指出的元件或步骤之外的元件或步骤。元件前的冠词"一"或"一个"不排除存在多个这种元件。本发明可以借助包括若干不同元件的硬件来实施。在列举若干装置的设备权利要求中,若干这些装置可以由一个且相同项的硬件实施。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。

Claims (8)

1.一种照明系统(10、12、14),其包括发光设备(20、22、24)和用于生成从照明系统(10、12、14)发射的光的角分布(                                                )的束成形元件(30),为了回收至少一部分从发光设备(20、22、24)的发光表面(26)发射的光,该束成形元件(30)表现出往回朝向发光表面(26)的角度选择性反射,该照明系统(10、12、14)还包括平行于该发光表面(26)布置的用于漫射至少部分回收光的漫射器(40、42),该漫射器为该发光设备(20、22、24)的漫反射底部电极(28、42),其中底部电极(28、42)被生成为具有翘曲。
2. 如权利要求1所述的照明系统(10、12、14),其中该发光设备(20、22、24)为有机发光二极管设备(20、22、24)。
3. 如权利要求1或2所述的照明系统(10、12、14),其中该漫射器(40、42)的平行于该发光表面(26)的尺寸等于该发光表面(26)的尺寸。
4. 如权利要求1所述的照明系统(10、12、14),其中该漫射器(40、42)包括散射微结构。
5. 如权利要求1所述的照明系统(10、12、14),其中该底部电极(28)包括用于漫反射冲击光的位于底部电极的顶表面上的多个变形(60)。
6. 如权利要求1所述的照明系统(10、12、14),其中该束成形元件(30)包括用于生成从该照明系统(10、12、14)发射的光的角分布()的微光学结构阵列。
7. 如权利要求1所述的照明系统(10、12、14),其中该束成形元件(30)还包括用于提高在所生成的角分布()从该束成形元件(30)的光提取的光提取箔。
8. 用于在如权利要求1-7中任意一项所述的照明系统(10、12、14)中使用的有机发光二极管设备(20、22、24),其中该发光设备(20、22、24)包括漫反射底部电极(28、42)以及布置在该发光表面(26)或布置在该发光表面(26)下方的顶部电极,并且其中该漫反射底部电极布置在所述顶部电极下方并且包括在底部电极的底表面处的变形(60)。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6277519B2 (ja) * 2014-03-26 2018-02-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 透過型有機el素子及びそれを備えた照明装置
DE102014106549B4 (de) * 2014-05-09 2023-10-19 Pictiva Displays International Limited Organisches Licht emittierendes Bauelement
WO2016003367A1 (en) * 2014-07-02 2016-01-07 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Techniques for reducing distortion of optical beam shaping elements
DE102015100250A1 (de) 2015-01-09 2016-07-14 Osram Oled Gmbh Licht emittierende Vorrichtung
DE102015100253B4 (de) 2015-01-09 2020-08-06 Osram Oled Gmbh Licht emittierende Vorrichtung
DE102015101683A1 (de) 2015-02-05 2016-08-11 Osram Oled Gmbh Lichtemittierende Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung
JP6156671B2 (ja) * 2015-02-26 2017-07-05 大日本印刷株式会社 透過型スクリーン及びそれを用いたヘッドアップディスプレイ装置
WO2017034908A1 (en) * 2015-08-21 2017-03-02 Corning Incorporated Medical device disinfecting system and method
US10989961B2 (en) * 2018-12-06 2021-04-27 Lg Display Co., Ltd. Backlight unit and display device

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002037580A1 (en) * 2000-11-02 2002-05-10 3M Innovative Properties Company Brightness enhancement of emissive displays
US7067849B2 (en) * 2001-07-17 2006-06-27 Lg Electronics Inc. Diode having high brightness and method thereof
JP2003100444A (ja) * 2001-09-26 2003-04-04 Keiwa Inc 面照明装置
JP2004265850A (ja) * 2002-09-30 2004-09-24 Toyota Industries Corp El装置及びその製造方法並びにel装置を用いた液晶表示装置
WO2005083317A1 (en) 2004-02-20 2005-09-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. A translucent lighting panel, a luminaire, and a method of manufacturing a panel
JP2005353526A (ja) * 2004-06-14 2005-12-22 Toyota Industries Corp 照明装置及び照明装置に用いるのに好適な面状光源
JP2006059542A (ja) * 2004-08-17 2006-03-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd Elデバイス
US20080128727A1 (en) * 2004-09-10 2008-06-05 Luminus Devices, Inc. Light recycling systems and methods
EP1797595B1 (en) 2004-09-30 2019-12-18 Koninklijke Philips N.V. Brightness enhancement of led using selective ray angular recycling
US7602118B2 (en) * 2005-02-24 2009-10-13 Eastman Kodak Company OLED device having improved light output
CN101999059A (zh) 2006-06-13 2011-03-30 微阳有限公司 一种用于回收光以增加光源亮度的照明系统和方法
CN101529162B (zh) * 2006-09-23 2012-01-11 绎立锐光科技开发公司 发光二极管的亮度增强方法和装置
WO2008044170A2 (en) * 2006-10-10 2008-04-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Thin illumination device, display device and luminary device
US9400394B2 (en) 2007-05-14 2016-07-26 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Illumination system
US8179034B2 (en) * 2007-07-13 2012-05-15 3M Innovative Properties Company Light extraction film for organic light emitting diode display and lighting devices

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